资源简介

21世纪教育网 –全国领先的中小学教育资源及组卷应用平台
人教版物理九年级上学期 第十八章 第四节 焦耳定律
课前预习
1. 电流通过导体时将 能转化为 ，这种现象叫做电流的热效应。
2. 焦耳定律内容：
这个规律叫做焦耳定律。
3. 公式：
公式中Q表示 、单位 ；I表示 、单位 ；
R表示 、单位 ；t表示 单位 。
4. 电炉丝工作时，电炉丝与它的连接导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
5. 电热既有有利的一面，也有有弊的一面。利用电热：家里的 、 、 以及 等都是利用电热的例子；而电视机后盖有很多孔，这是为了 ；电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，这是为了 。
随堂练习
一、单选题
1.（2021·宜昌）甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A. 2:1 B. 6:1 C. 1:2 D. 1:6
2.（2021·广元）用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2 ， 瓶中装有质量相等的煤油．下列说法正确的是（ ）
A. 该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系
B. 闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快
C. 实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少
D. 将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小
3.（2021·福建）历史上第一个成功研究热和功关系及电流的热效应，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础的科学家是（ ）
A. 焦耳 B. 安培 C. 伏特 D. 欧姆
4.（2021·北京）下列四种用电器中。利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电冰箱 B. 电视机 C. 电脑 D. 电热水壶
5.（2021·自贡）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，下列说法错误的是（ ）
A. U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故
B. 通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的
C. 图甲中，通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2
D. 图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系
二、填空题
6.（2021·南县）某款家用茶具煮茶时的电阻为55Ω，正常情况下通过茶具的电流是 A，煮一壶茶用了5 min，产生的热量为 J。
7.（2021·北部湾）家庭装修中遇到导线不够长时，有的装修师傅把两根导线连接起来使用，但连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是因为与别处相比，连接处接触电阻较 ， 电能转化为热的功率较 。
8.（2021·无锡）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是 ；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是 的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致 。
9.（2021·凉山）如图所示，电源电压不变，灯泡标有“6V 3W”字样，当开关S闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为0.6A电阻R的电功率为 W，通电10min后R产生的热量为 J。
10.（2021·广东）如图是探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少.通电一段时间后，容器 （选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
三、实验探究题
11.（2021·绥化）如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
（1）实验中通过观察________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是________（填序号）。
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，________越大，产生的热量越多。
（3）图中U形管________（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的________不同。
（4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因：________。
12.（2021·龙东）如下图所示，在研究电热与哪些因素有关的实验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。
（1）左侧密闭容器内电阻丝阻值为 ，右侧密闭容器外部，将一个阻值为 的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的________不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为________ ，才能符合实验研究的要求；
（2）在第（1）问实验中测得，左侧容器内电阻丝的电流大小为 ，则通过右侧密闭容器中的电阻丝电流大小为________ ； 形管中液面高度差反映密闭空气温度的变化，左侧 形管中液面高度差大于右侧 形管中液面高度差，说明：________；
（3）本实验是研究电流的________效应，从能量转化的角度分析，是________能转化为________能。
13.（2021·安顺）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提出了下列猜想：
A．与通电时间有关
B．与电阻大小有关
C．与电压大小有关
D．与电流大小有关
实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题
（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：
①电阻丝产生的热量通过________的方式传递给火柴头；
②电阻丝产生的热量与通电时间________（选填“有关”或“无关”）；
（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；
①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？________（选填“能”或“不能”）；
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行 ________（填字母序号）
A．20Ω 30Ω B．15Ω 15Ω C．5Ω 25Ω
（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计________？请你说明理由________。
四、计算题
14.（2021·广元）如图甲所示，电源电压恒定不变，滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω，小灯泡的额定电压为6V，它的电流随电压变化的图象如图乙所示．
（1）当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，此时小灯泡恰好正常发光，求电源电压和小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S2时，此时电流表的示数为0.4A，求电阻R2的阻值，小灯泡的实际功率；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min，求电流通过电阻R2产生的热量。
答案解析部分
课前预习
1. 电；内能 2. 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 3. Q=I2Rt；热量；焦耳；电流；安培；电阻；欧姆；通电时间；秒
4. 电炉丝的电阻远大于导线的电阻，它们的电流和通电时间相同，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量 5. 热水器；电饭锅；电熨斗；通风散热；降温
随堂练习
一、单选题
1.【答案】 B
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】相同时间内产生的热量之比为
故答案为：B。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
2.【答案】 C
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，A不符合题意；
B、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2 ， 故R2放出的热量多，温度计示数升的高，B不符合题意；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，C符合题意；
D、要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系；故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝，电阻相等；D不符合题意．
故答案为：C．
【分析】电流产生热量的影响因素有电流、电阻和时间；当电流相同时，可以探究电流产生热量和电阻的关系；根据液体温度变化，反应电流产生热量的多少。
3.【答案】 A
【考点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】焦耳通过实验研究了电流通过导体产生热量和电流、电阻及通电时间的关系，总结出了焦耳定律，为能量守恒定律的建立奠定坚实实验基础。
故答案为：A。
【分析】焦耳最早探究电流产生热量的影响因素，探究热效应的影响因素。
4.【答案】 D
【考点】电流的热效应
【解析】【解答】A．电冰箱是将电能转化为电动机的机械能，通过做功发生物态变化工作的，不是利用电流的热效应来工作的，A不符合题意；
B．电视机将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，B不符合题意；
C．电将电能转化为声音与图像，不是利用电流的热效应来工作的，C不符合题意；
D．电水壶工作时将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的; D符合题意。
故答案为：D。
【分析】电流通过导体会产生热量，电热水壶利用了电流的热效应工作。
5.【答案】 B
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】A．电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气的温度变化导致容器中空气体积的变化，即可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法，A正确，不符合题意；
B．电流通过电阻丝时，电流会做功，电能转化为内能，使得电阻丝的内能变大，空气会吸收电阻丝的热量，是通过热传递的方式改变内能的，B错误，符合题意；
C．甲实验，两个电阻丝是串联的，电流和通电时间相同，右侧容器电阻的阻值是左侧容器电阻的阻值的2倍，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻产生热量是左侧电阻产生热量的2倍，即左右两边容器内电阻产生的热量之比是1∶2，C正确，不符合题意；
D．在乙装置中，一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右边两个电阻的总电流和通过左边电阻的电流相等，左边容器中通过电阻的电流大于右边容器中通过电阻的电流，这是研究电流产生的热量与电流的关系，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验，运用了控制变量法（探究电流产生的热量与电流的关系，控制电阻和通电时间不变）及转换法（电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法）。
二、填空题
6.【答案】 4；2.64×105
【考点】欧姆定律及其应用，焦耳定律
【解析】【解答】家用茶具正常情况下工作时两端电压为220V，此时通过茶具的电流
5min产生的热量Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×5×60s=2.64×105J
【分析】结合用电器的电阻和电压，利用欧姆定律求解用电器两端的电流即可；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算。
7.【答案】 大；大
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】导体的电阻与导体的长度有关，导体越长，导体的电阻越大。把两根导线连接起来使用，是增大了导体的长度，因此连接处接触电阻较大。
由于导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等，根据P=I2R，连接处的电阻较大，电能转化为热的功率较大。
【分析】导体的电阻是本身的一种属性，与外加的电压和流过它的电流没有关系，导体本身的长度、材料、横截面积有关，长度越长、横截面积越小，导体的电阻就越大；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多。
8.【答案】 可能引起火灾，不安全；相等；接头处的电热毯烧焦
【考点】串联电路的电流规律，焦耳定律
【解析】【解答】电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。
因为是串联，所以电流相等。
接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
【分析】电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，通过焦耳定律的表达式可以看出，导体的电阻、通过电流和时间越长，产生的热量越多；串联电路中，电流处处相等。
9.【答案】 0.6；360
【考点】电功率的计算，焦耳定律
【解析】【解答】因为闭合开关后，灯泡正常发光，所以此时灯泡两端的电压为6V，电功率为3W，根据 ，通过小灯泡的电流为
因为电路为并联电路，所以电源电压和电阻两端的电压也为6V，总电流等于各支路电流总和，所以通过电阻的电流为
所以电阻的电功率为
根据 可知，10分钟后R产生的热量为
【分析】分析电路结构，定值电阻和灯泡是串联关系，电流相等，用电器电压之和为电源电压，利用灯泡功率和电压求解电流，利用并联电流规律求解流过电阻的电流，结合功率公式P=UI求解功率；电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算。
10.【答案】 电流；高度差；甲
【考点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）根据图片可知，甲和乙两个电阻丝都是5Ω，甲在干路上，乙在支路上，二者电流大小不等，则探究电流通过导体产生热量与电流关系；
（2）实验中用U形管内液面的高度差反映导体产生热量的多少；
（3）R甲=R乙 ， I甲>I乙 ， 根据焦耳定律Q=I2Rt可知，容器甲内电阻产生的热量较多。
【分析】（1）根据图片分析影响电流产生热量的哪些因素相同，哪个因素不同即可；
（2）封闭容器中的电热丝产生热量，里面的空气受热膨胀，压强增大，于是与之相连的U型管内液柱产生高度差；
（3）根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当电阻相同时，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
三、实验探究题
11.【答案】 （1）液面的高度差（或液面的高度、或两侧液面的高度差、或两侧液面的高度答案前面有“U形管”字样不扣分）；①
（2）电阻
（3）不是；电流
（4）电阻R3断路
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）如果电流通过导体产生的热量越多，透明容器中空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以我们可以通过U形管中液面的高度差来反映电阻产生热量的多少，这种方法称为转换法。
在研究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，我们是通过水平面物块被推出的距离来反映动能大小的，也用到了控制变量法，故答案为：①。
（2）通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧导体产生热量多，因为右侧电阻大，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（3）图中U形管下端连通，但上端不开口，不是连通器。
乙图中透明容器中电阻相等，是研究电流通过导体产生的热量和电流的关系，所以应该改变电流，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的电流不同。
（4）左右两侧U形管液面上升高度相同，说明电阻产生了热量一定有电流经过，且产生的热量相同，因为透明容器中的电阻相同，说明电流相同，所以故障可能是电阻R3断路。
【分析】（1）液体受热膨胀，使得U行管内的液面不一样高，高度差越大，产生的热量越多，这体现了物理学中的转化法；
（2）要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同；
（3）要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同；
（4）分析电路结构，电路为串联电路，结合电流表、电压表示数的变化，分析电路存在的故障即可。
12.【答案】 （1）电阻；5
（2）0.25；当电阻相同时，电流越大，产生的热量越多
（3）热；电；内
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）由图得，右侧容器中电阻丝与 的电阻并联后，与左侧 的电阻丝串联，故左侧密闭容器内电阻丝的电流大于右侧密闭容器内电阻丝的电流。[2]当电流不同时，应控制电阻相同，研究电热与电流的关系，故右侧容器内电阻丝的阻值应为 。

（2）由串、并联特点可知，右侧密闭容器中的电阻丝电流大小为
电阻产生热量越多，密闭空气温度越高，密闭空气受热膨胀越严重，空气压强越大， 形管中液面高度差越大。左侧 形管中液面高度差大于右侧 形管中液面高度差，说明左侧电阻丝产生的热量比右侧电阻丝产生的热量多。因此可得：当电阻相同时，电流越大，产生的热量越多。
（3）本实验研究的是电阻产生热量的多少与电流大小的关系，电阻消耗电能产生热量，是电流的热效应。
【分析】（1）要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同；
（2）要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同；
（3）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算。
13.【答案】 （1）热传递；有关
（2）能；C
（3）不能；两电阻并联时，电压相同，由于电阻不同，电流也不同，不能控制电流相同，所以不能
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】（1）①火柴头与电阻丝接触，闭合开关一段时间后火柴头燃烧，火柴头获得了能量，是电阻丝通过热传递的方式传递给火柴头的。

②火柴头与电阻丝接触，闭合开关过一段时间后火柴头才燃烧，说明电阻丝产生的热量与通电时间有关。
（2）①相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，说明这根电阻丝在相同时间内产生的热量较多。
②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧，说明两根电阻丝产生的热量都不够多，可以换用电阻对比更明显些的电阻丝来进行实验对比，C符合题意。
（3）改变两电阻丝的连接方式即将两电阻丝并联，这样虽然控制了两电阻丝两端电压相同，但是却没有能控制流过电阻丝的电流相同。
【分析】（1）热传递可以改变物体的内能，热量向外界传递，物体的内能减小，热量由外界传向物体，物体的内能增加，其中两个物体中间传递的能量叫做热量；
（2）电压一定时，电阻越小，电流越大，产生的热量就越多；
（3）要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同。
四、计算题
14.【答案】 （1）解：当只闭合开关S1时，将滑动变阻器R1的滑片调到中点，灯泡与滑动变阻器 串联，因串联电路中各处的电流相等，且此时小灯泡恰好正常发光，所以，由图乙可知，灯泡正常发光时电路中的电流I=IL=0.5A
R1两端的电压
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U=UL+U1=6V+10V=16V
灯泡的额定功率PL=ULIL=6V×0.5A=3W
答：电源电压是16V，小灯泡的额定功率是3W；
（2）当只闭合开关S2时，灯泡与R2串联，电流表测电路中的电流，即I′=0.4A，由图乙可知，此时灯泡两端的电压UL′=4V，此时R2两端的电压U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V
电阻R2的阻值
小灯泡的实际功率PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
答：电阻R2的阻值是30Ω，小灯泡的实际功率是1.6W；
（3）当只闭合开关S2时，通电1min电流通过电阻R2产生的热量Q2=（I′）2R2t=（0.4A）2×30Ω×60s=288J
答：电流通过电阻R2产生的热量是288J。
【考点】串联电路的电压规律，欧姆定律及其应用，电功率的计算，焦耳定律的应用
【解析】【分析】（1）根据电流和电阻的乘积计算电压，根据串联电路电压规律计算总电压；利用电压和电流的乘积计算电功率；
（2）利用用电器的分压和电流的比值计算电阻，根据电压和电流的乘积计算实际电功率；
（3）利用电流的平方、电阻和时间，可以计算电流产生热量的多少。


21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共32张PPT)
人教版 · 物理 · 九年级（下）
第18章 第4节
焦耳定律
学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标
1.通过生活实例，认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上推导出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。
【重点】电热与电阻、电流、通电时间的关系。
【难点】焦耳定律的理解及应用。
学 习 目 标
它们的共同特征是什么？
——工作时将电能转化为内能
点击播放视频
导 入 新 课
知识点 电流的热效应
1
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
通 电
电流的热效应
探 究 新 知
提出问题
电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关？
探究：电热与哪些因素有关
电阻丝通过导线接到电路里，通过电阻丝和导线的电流相同。为什么电阻丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？
探 究 新 知
一、电流的热效应
（1）浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？
（2）如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？
（3）浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？
电阻不同
电流不同
时间不同
思 考
想一想
探 究 新 知
进行实验
电热 —Q
实验方法
电阻— R
电流— I
通电时间— t
控制变量法
转换法
实验装置
探 究 新 知
实验1：电热与电阻的关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
结论1：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
电流：I1=I2
时间：t1=t2
控制变量
电阻：R2>R1
自变量
电热：Q2>Q1
因变量
高度差：h2>h1
I1
I2
h1
h2
Q1
Q2
（说明：视频中有三个不同电阻，可以更好地得出上述结论）
探 究 新 知
A
R1=5Ω
R4=5Ω
R3=5Ω
结论2：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
电阻：R1=R3
时间：t1=t2
控制变量
电流：I1>I3
自变量
电热：Q1>Q3
因变量
高度差：h1>h3
I1
I3
h1
h3
Q1
Q3
实验2：电热与电流的关系
探 究 新 知
结论3：在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
电流：I
电阻：R
控制变量
通电时间：t1自变量
电热：Q1因变量
高度差：h1h1
h2
Q1
Q2
t1
实验3：电热与通电时间的关系
t2
探 究 新 知
实验结论：
（1）在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
（2） 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比。
（3） 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
探 究 新 知
1.[2021吉林长春东北师大附中期末]下列家用电器中,利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电风扇 B.电视机
C.电热水壶 D.电冰箱
1.C
典 型 例 题
答案
2.如图所示是探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置.将四段电阻丝a、b、c、d分别密封在完全相同的盒内,盒内封闭一定量的空气,其中图乙中另取5 Ω的电阻在盒外与盒内电阻并联.
　　　　　
　　　　　　　　　　　
(1)盒内封闭一定量的空气的优点是　　　　　　　　　　,在实验中电流通过电阻产生的热量的多少是通过观察
　　　　　　　来比较的.
(2)图甲可探究电流产生的热量与　　　的关系,图乙可探究电流产生的热量与　　　的关系.
(3)图乙中右侧盒外连接的5 Ω电阻的作用是　　　　　　　　　　　　.
(4)物理研究方法有很多,本实验运用了两种方法:一是　　　　　　　法,二是转换法.
典 型 例 题
2.【参考答案】　(1)空气受热容易膨胀,便于实验观察　两个U形管中液面的高度差　(2)电阻　电流　(3)使电阻c、d中的电流不相等　(4)控制变量
【解题思路】　(2)由题图甲可知,两个盒中的电阻丝串联,通过两电阻丝的电流和通电时间相同,探究的是电流产生的热量与导体电阻大小的关系;题图乙中,当给电阻d再并联一个电阻时,通过c、d两电阻的电流不同,从而探究电流产生的热量与电流大小的关系.
(3)题图乙中,右侧盒外连接的 5 Ω 电阻的作用是改变右侧盒内电阻的电流.
典 型 例 题
答案
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
知识点 焦耳定律
2
探 究 新 知
（1）内容
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
（2）公式
Q = I2 R t
（3）单位
焦耳（J）
A Ω s
J
1J = 1 A2·Ω·s
焦耳定律
探 究 新 知
W = U I t
（适用于纯电阻电路）
W = t
U2
R
W = I2Rt
（普遍适用）
电功
电热
Q = I2Rt
（普遍适用）
电功与电热的关系
探 究 新 知
4.某电炉丝的电阻为100 Ω,通电10 s后产生的热量为4×103 J,则通过电炉丝的电流是 (　　)
A.2 A B.4 A C.20 A D.40 A
4.A　【解题思路】　因为Q=I2Rt,所以电流I==2 A.
典 型 例 题
答案
5.将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中,串联接入电路,R1∶R2=2∶5.通电一段时间后,R1、R2产生的热量之比为 (　　)
A.2∶5
B.5∶2
C.4∶25
D.25∶4
5.A　【解题思路】　R1、R2串联在电路中,通过它们的电流相等,根据焦耳定律,产生的热量Q=I2Rt,在电流和通电时间相同时,产生的热量Q与电阻值成正比,即.
典 型 例 题
答案
知识点 电热的利用和防止
3
探 究 新 知
用来加热
利用电热孵化器孵小鸡
电热器的优点:
清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
电热的利用
探 究 新 知
很多用电器，如电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等，在工作时，电能主要转化为内能之外的其他形式的能，即消耗的电能中，只有很少一部分转化成了内能，这些用电器都不是利用电流的热效应来工作的，不是电热器 。
不是所有的用电器都是电热器
特别提醒！
探 究 新 知
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，可以通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等。
电热的危害
探 究 新 知
注意用电安全
探 究 新 知
电热的作用
电热有利的一面：
电热有害的一面：
减小电热产生的危害：
1.减小电阻（更换导线）
2.加快散热（散热孔、散热片、散热风扇等）
取暖、加热食物等。
轻则用电器烧坏；重则引发火灾。
探 究 新 知
课 堂 小 结
1.电动机工作时两端电压为U,电流为I,电动机线圈的电阻为R,则该电动机工作时输出的最大机械功率为 (　　)
A.UI B.I2R
C.UI-I2R D.UI+I2R
1.C　【解题思路】　电动机消耗的总功率为P0=UI,电动机中线圈发热消耗的功率P1=I2R,而输出的最大机械功率为两者的差值,即UI-I2R.故选C.
课 堂 练 习
答案
2.[2021福建莆田期中]新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改,额定电流16 A的延长线插座,导线最小标称横截面积由1 mm2提升到1.5 mm2.增大导线横截面积的目的是 (　　)
A.增大导线的电阻 B.减小通过导线的电流
C.增大导线的电压 D.减小导线发热的功率
2.D　【解题思路】　影响导体电阻大小的因素有材料、长度和横截面积等,在材料和长度一定时,增大导线的横截面积可以减小导线的电阻,根据公式P=I2R,在额定电流下工作时,电阻越小,导线发热功率越小,相同时间产生的热量越少,不容易烧坏导线,故D正确.
课 堂 练 习
答案
3.如图所示,从甲地通过两条输电线向乙地用户供电,若甲地电压恒为U,输出电线的总电阻为r,当乙地用户用电时,下列说法正确的是 (　　)
A.用户使用的用电器两端的电压为U
B.输电线上消耗的电功率为
C.当用户使用的用电器增多时,用户两端的电压升高
D.当用户使用的用电器增多时,输电线上因发热而损失的功率增大
3.D　【解题思路】　甲地电压为U,输电线与用户串联,由于输电线分担一部分电压,用户两端的电压小于甲地电压,故A错误;输电线消耗的电功率为P输=,而U输≠U,故B错误;当用电器使用数量增多时,用户部分的总电阻会变小,电路的总电流会变大,输电线分得的电压就会变大,而用户部分分得的电压就会变小,故C错误;当用电器使用数量增多时,干路中电流增大,由P=UI=I2r可知,输电线因发热而损失的功率增大,故D正确.
课 堂 练 习
答案
4.如图所示,在左、右两个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤油,通电一段时间后,两容器中的液体同时升到60 ℃,由此可知 (　　)
A.R1=R2
B.R1C.R1>R2
D.条件不足,无法确定
4.B　【解题思路】　两容器内装有质量和初温都相同的水和煤油,末温也相等,因为水的比热容较大,根据公式Q= cmΔt可知,水吸收的热量较多,由电路图可知,电阻R1与R2并联,它们两端的电压U相等,闭合开关,通电时间t相等,由公式Q=W=t,可知R1课 堂 练 习
答案
5.小明同学在进行电学知识复习时,针对电阻甲和乙的I-U图像,作出了如下判断,正确的是 (　　)

A.甲、乙串联在电路中,相同时间内甲、乙产生的热量之比为2∶1
B.甲、乙并联在电路中,相同时间内甲、乙消耗的电能之比为1∶2
C.将甲和乙并联,当甲两端电压为2 V时,则它们的干路电流为0.6 A
D.将甲和乙串联,当它们两端电压为3 V时,通过甲的电流为0.6 A
课 堂 练 习
5.C　【解题思路】　甲、乙串联在电路中时,电流是相同的,由图像可知,当电流都为0.2 A时,甲两端的电压为1 V,乙两端的电压为2 V,即甲两端的电压是乙两端电压的(取其他电流值仍然存在这样的关系),根据Q=I2Rt=UIt可知,相同时间内甲、乙产生的热量之比为1∶2,故A错误;甲、乙并联在电路中,电压是相同的,由图像可知,当电压为2 V时,通过甲的电流是0.4 A,通过乙的电流是0.2 A,即通过甲的电流是通过乙的电流的2倍,根据W=UIt可知,相同时间内甲、乙消耗的电能之比为2∶1,故B错误;将甲和乙并联,并联电路各支路两端的电压相等,当甲两端电压为2 V时,由图像可知,通过甲的电流为0.4 A,通过乙的电流为0.2 A,根据并联电路的电流关系可知,干路电流为0.4 A+0.2 A=0.6 A,故C正确;将甲和乙串联,电流相同,由图像可知,当电路中的电流为0.2 A时,甲两端的电压为1 V,乙两端的电压为 2 V,满足它们两端电压(总电压)为3 V,由串联电路的电流特点可知,通过甲的电流为0.2 A,故D错误.
课 堂 练 习
答案

展开更多......

收起↑